考慮政府補貼的天然氣市場供給博弈模型研究

楊俊++張倩菲++郝成磊++張騰飛

摘要：通過引入產品替代因子，構建非常規與常規天然氣市場供給動態博弈模型，并運用補貼乘數刻畫政府補貼對不同廠商最優生產策略空間選擇的影響程度。結果表明：政府補貼有利于增加國內天然氣供給量，減小對外依存度；相比于產量補貼，投入補貼更有利于提高國內天然氣供給量；非常規對常規天然氣替代性的增大有利于提高總產量，但由于技術瓶頸，開采初期成本偏高，政府補貼有利于降低成本，增大替代性。

關鍵詞：非常規天然氣；政府補貼；產品替代性；供給量

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2016.12.24

中圖分類號：F206；F22432 文獻標識碼：A 文章編號：1001-8409（2016）12-0109-06

The Game Model of Natural Gas Market Supply Considering Government Subsidies

YANG Jun， ZHANG Qianfei， HAO Chenglei， ZHANG Tengfei

（School of Economics and Business Administration，Chongqing University，Chongqing 400044

）

Abstract：By introducing product substitution factor， this paper sets up dynamic Game Model with consideration of unconventional and conventional natural gas market supply. And then， it analyzes the influence degree of different manufacturers optimal strategies spatial selection by using subsidies multiplier. Results show that， government subsidies are conducive to increasing the gas supply quantity and reducing the dependence on foreign oil. Whats more， the input subsidies are more beneficial to improve the supply of gas compared to production subsidies. The alternative can help to improve production of gas market， but in the early stage of unconventional gas extraction， technical bottlenecks lead to high costs， and government subsidies can help to reduce costs and increase alternative.

Key words：unconventional gas； government subsidies； product alternative； supply quantity

引言

中國作為全球人口和能源消費第一大國，能源消費需求不斷攀升。然而國內以煤為主的能源結構導致碳排放量逐年激增，空氣、水污染日益嚴重，“減煤增氣”、發展清潔能源已成為能源消費向低碳轉變的重要方向?！秶夷茉窗l展戰略行動計劃（2014～2020年）》提出，2020年中國天然氣占一次能源的比例將在10%以上。然而，國內天然氣市場存在諸多問題：供需失衡導致近年頻發“氣荒”，2015年天然氣對外依存度達327%[1]；市場寡頭壟斷制約價格的形成及合理供給；現行國際油價大幅下跌，導致天然氣對替代能源的競爭力減弱[2]。

天然氣氣源分為非常規和常規天然氣，非常規天然氣具有熱值高、低碳、低污染等特性，我國非常規天然氣資源雄厚，但國內開發技術尚未成熟，開采成本較高[3]。因此，借鑒美國等天然氣開采國家的成熟技術及政府優惠補貼政策[4]，提高國內天然氣供給量是保障我國能源安全的重要戰略方向[5，6]。

國外文獻多從宏觀層面研究能源政策對供給和價格的影響情況，Reynolds等通過多循環哈伯特曲線模型分析天然氣市場均衡拐點的變化，預測出北美非常規天然氣最大均衡供給量[7]。Jiang等基于投入產出模型研究取消能源補貼對價格的影響發現，政府取消對能源價格的管控會引起價格的上升，從而影響能源供給均衡[8]。Wang等運用灰色模型預測發現，中國天然氣需求和進口會不斷攀升，為保證國內能源供給安全，需進行非常規天然氣的大力開采[9]。Yuan等通過敏感度等技術參數分析發現，政府對頁巖氣的開采進行財政補貼有利于降低生產廠商成本，增大開采量[10]。Wang等應用地質資源供給需求模型預測發現，在技術進步條件下，2069年中國非常規天然氣的供給增速達最大值[11]。國內研究主要集中在天然氣市場機制設計及其定價上，檀學燕提出拆分中上游、上游引入競爭，打破垂直一體化壟斷市場經營模式的建議[12]。楊俊等運用博弈模型探討單邊開放天然氣市場穩定性發現，單邊開放市場存在均衡供給[13]。吳曉明等應用市場凈回值法探討天然氣價格形成機制改革的特點及其在全國范圍內推廣產生的影響效應[14]?，F有文獻在探討天然氣市場供求定價及市場機制設計等方面做出了重要貢獻，但在應用具體數學模型推導政府補貼對市場供給的影響方面鮮有研究。結合上述文獻的不足，本文以產品差異化的天然氣市場為研究對象，應用動態古諾博弈模型探討供給側開放的天然氣生產廠商最優產量策略空間，然后提出補貼乘數模型比較分析不同政府補貼方式對廠商最優策略空間的影響，最后通過算例仿真驗證模型設計的合理性，并由此給出政策建議。

3算例仿真及分析

由于模型參數較多，均衡結果較為復雜，很難直觀地反映均衡結果受參數（成本系數、替代因子、補貼及補貼因子等）影響的變化情況，為更形象地反映非常規與常規天然氣市場動態博弈均衡產量及其受政府補貼的變化情況，本節擬設計參數變化的具體數值進行仿真模擬?，F行條件下，非常規天然氣的開采成本高于常規天然氣，即A、B廠商的成本系數aA>aB，設aA=05，aB=01，令固定成本ci 為0；廠商相互替代因子ξA，ξB，0≤ξA≤1，0≤ξB≤1，且隨著開采技術的逐漸成熟，非常規對常規天然氣的替代率逐漸增大，即ξA>ξB，設ξA=04，ξB=02；設產量補貼系數τ1=01，投入補貼因子τ2=10%。本小節旨在通過參數的具體數值作圖，直觀地反映產品差異化的天然氣市場產量受替代因子、補貼方式的影響程度，以及通過補貼乘數進一步探討不同補貼方式的優劣程度。

31不同補貼方式對均衡產量影響情況

311產量補貼

政府對非常規天然氣開采廠商A每單位產量進行補貼，補貼系數τ1（0<τ1<1），在給定成本系數、替代因子的條件下，探討τ1對均衡產量的影響情況。

由圖2和圖3可知，產量補貼前常規天然氣的均衡產量高于非常規天然氣；補貼后常規天然氣均衡產量隨補貼系數的增大不斷減小，而非常規天然氣隨補貼系數的增大不斷增大，且增大幅度大于常規天然氣產量減小的幅度，即產量補貼后天然氣總產量高于補貼前。隨著能源安全和環保意識的增強，常規天然氣發展機會相對有限，非常規天然氣儲量豐富，具有低碳、環保等特性，因此對非常規天然氣成功勘探并開采已成為發展清潔能源的一大重要戰略目標，其中對頁巖氣和煤層氣的開采占據主導地位，2030年國內力爭頁巖氣產量達到1500至1800億立方米[16]。

312投入補貼

政府對非常規天然氣開采廠商A的總投入進行補貼，補貼因子τ2（0<τ2<1），在與產量補貼相同約束條件下，探討τ2對均衡產量的影響情況。

由圖4和圖5可知投入補貼后，常規天然氣的均衡產量隨投入補貼因子的增大而減小，非常規天然氣產量隨投入補貼因子的增大而增大，且增大幅度大于常規天然氣減小的幅度，天然氣總產量相比補貼前大幅增長，即總投入補貼有利于增加國內天然氣的供給量。

313補貼乘數

本文探討了兩種不同的政府補貼方式：產量補貼和投入補貼，在綜合考慮各方面權益的前提下，能夠帶來較大幅度增產的補貼方式更具有現實意義。為比較兩種補貼方式產量效益最大化，本文結合乘數效應的理論，提出補貼乘數模型，即補貼前后均衡產量的變化量與補貼力度的比值，給定參數aA，aB，ξA，ξB，討論產量補貼乘數k1和投入補貼乘數k2隨τ1，τ2的變化情況。

由圖6可知產量補貼乘數隨補貼系數的增大而減小，且k1<1，即單位產量的補貼力度不能夠實現產量的成倍增加，說明產量補貼效果并不明顯；圖中易知k2>k1，且k2>1，即每單位的投入補貼能夠帶來產量的成倍增加，且明顯優于產量補貼。長期以來，能源補貼作為政府的無償支出，補貼的多少必然會對社會總福利變化產生重要影響，因此，補貼乘數為政府對天然氣開采市場擇優選取補貼方式提供了有力的模型支撐。

32替代因子對均衡產量的影響情況

產品差異化使得不同產品之間存在一定的替代性，決策廠商的天然氣開采量受競爭廠商產量的影響，影響程度取決于兩者的相互替代因子ξA，ξB。

由圖7和圖8可知非常規天然氣均衡產量隨替代因子ξA（非常規對常規天然氣的需求替代性）的增大而增大，隨替代因子ξB（常規對非常規天然氣的需求替代性）的增大而減小，且均衡產量受ξB影響幅度大于ξA。

非常規與常規天然氣除了產品品質自身存在差異外，更明顯的區別體現在開采成本上?，F階段，國內非常規天然氣處于勘探開采初期，基礎工作薄弱，缺乏核心技術體系，前期資金投入大，從而導致非常規天然氣生產成本遠高于常規天然氣，其對常規天然氣的替代性也因此受到影響。目前我國已出臺一系列稅費優惠政策（包括免征煤層氣資源稅、減免探礦稅、煤層氣開發補貼等）鼓勵天然氣資源的開發利用。為加大非常規天然氣資源的開采力度，政府應進一步落實好現行扶持政策（如抓緊出臺頁巖氣等非常規氣源稅費減免、直接補貼、信貸支持、專項基金等[17，18]），調整并完善優惠政策體系，調動企業勘探開發非常規天然氣資源的積極性，支持技術攻關，推動技術創新，進一步推進規?；_發。待非常規天然氣的開采形成一定的規模經濟，政府則穩步有序放開對天然氣市場的監管，還原市場，充分市場競爭；最終通過天然氣市場的有效競爭降低生產成本，提高非常規對常規天然氣的替代性，增大供給量，達到國內天然氣市場供需均衡。

4結論及政策建議

本文通過對差異化天然氣市場建立古諾博弈動態模型，提出并探討兩種不同的政府補貼方式和替代性對均衡產量的影響情況。結果表明：首先，供給側開放的差異化天然氣市場均衡產量存在，且其大小與廠商的成本系數及相互替代程度有關；其次，政府補貼有利于總產量的提高，引入補貼乘數模型比較發現，投入補貼乘數大于產量補貼乘數，即投入補貼方式具有更大的產量增產效益；最后，為增大非常規對常規天然氣的替代性，關鍵在于降低生產成本，而非常規天然氣開采初期，由于技術瓶頸導致開采成本不可能在短期內大幅降低，為此，政府扶持政策尤顯重要。結合結論本文提出以下政策建議：

（1）落實“管住中間、放開兩頭”的總體思想，推進天然氣價格改革，促進天然氣市場主體多元化競爭。著力實施“橫向混合、縱向混改”方針，打破天然氣市場縱向一體化壟斷格局，形成有效的市場競爭機制，充分發揮市場機制在資源配置中的基礎性作用，加快能源結構優化速度。

（2）實施合理補貼政策。我國非常規天然氣資源豐富，為滿足國內不斷增長的天然氣需求，“十三五”期間明確提出我國將大力發展非常規天然氣，使之成為天然氣重要提供方。政府補貼一方面可以增大市場供給量，減少進口，保障能源安全；另一方面鼓勵非常規天然氣開采廠商降低成本，逐漸形成低成本技術體系和管理體系，進一步加大非常規天然氣的供給量。

（3）充分借鑒國外非常規天然氣發展經驗。能源領域的政策優化與市場優化改革的國際經驗，對于未來中國能源體系的改革深化具有重要的借鑒意義。為進一步加快國內非常規天然氣的發展，我國應抓住全球能源技術革命的歷史機遇，實施“追趕”與“跨越”并重的能源技術戰略，引進試驗國外先進勘探技術，在此基礎上加以消化吸收再創造，充分發揮后發優勢，在技術引領、政策扶持和效益可期的拉動下，實現經濟新常態時期能源變革的成功轉型。

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（責任編輯：王惠萍）